陳迪

沈陽(yáng)工學(xué)院

智能循跡避障滅火小車

陳迪

沈陽(yáng)工學(xué)院

本文通過(guò)對(duì)智能小車的研究和分析，設(shè)計(jì)了一個(gè)智能循跡避障滅火小車，該小車主要研究單片機(jī)如何控制小車自動(dòng)循跡、避障、滅火，詳細(xì)的闡述了STC89C52的各個(gè)管腳功能的實(shí)現(xiàn)，利用了STC89C52芯片的強(qiáng)大功能，使小車在無(wú)人操控的情況下按照程序進(jìn)行自動(dòng)尋跡避障，感應(yīng)火源做出滅火動(dòng)作等功能外加一個(gè)火焰?zhèn)鞲衅?，?duì)火焰進(jìn)行感應(yīng)傳遞信號(hào)給芯片再由芯片做出發(fā)出信號(hào)由風(fēng)扇做出滅火動(dòng)作實(shí)現(xiàn)滅火功能。

單片機(jī) 傳感器 STC89C52單片機(jī)

循跡避障模塊傳感器為四路傳感器接線，P1接右邊避障傳感器，P2接右邊循跡傳感器，P3接左邊循跡傳感器，P4接左邊避障傳感器，其中，接收頭中的VCC、OUT、GND，用杜邦線對(duì)應(yīng)接好，不能接反或者接錯(cuò)，否則將會(huì)燒壞傳感器模塊，調(diào)試傳感器時(shí)只需要調(diào)節(jié)核心板上的W1，W2，W3，W4電位器就可以控制各路傳感器的距離位置了，在調(diào)節(jié)電位器的同時(shí)觀察外掛的四個(gè)二極管?？梢詸z測(cè)火焰或波長(zhǎng)在760納米～1100納米范圍內(nèi)的光源范圍內(nèi)的光源探測(cè)角度60度左右，對(duì)火焰光譜特別靈敏靈敏度可調(diào)，性能穩(wěn)定工作電壓5V，數(shù)字量模擬量雙輸出。滅火小車必備部件，輸出相應(yīng)的信號(hào)。光電開關(guān)有三根引出線，棕色接電源正極，藍(lán)色接電源負(fù)極，黑色作為信號(hào)輸出端，送給單片機(jī)，是單片機(jī)做出相應(yīng)的判斷，從而控制小車做出正確的動(dòng)作。風(fēng)扇的控制使用三極管和接地電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)檢測(cè)到火焰以后，單片機(jī)的P1.7口送出低電平，使得電風(fēng)扇的一路開關(guān)閉合，風(fēng)扇開始旋轉(zhuǎn)，1、2兩引腳接風(fēng)扇的兩端，當(dāng)檢測(cè)到了火焰時(shí)，PD0輸出低點(diǎn)平，三極管導(dǎo)通，此時(shí)電磁級(jí)電器的開關(guān)打到另外的端口，風(fēng)扇開始旋轉(zhuǎn)。芯片L293D的EN1，EN2為電機(jī)T1T2的兩個(gè)始能端，IN1與OUT1，IN2與OUT2，IN3與OUT3，IN4與OUT4組成了一個(gè)H橋電路用來(lái)控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)使小車行駛。

芯片是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗的，高性能的CMOS8位微控制器，其主要特性為8K字節(jié)程序存儲(chǔ)空間，512字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，內(nèi)帶4K字節(jié)EEPROM存儲(chǔ)空間，可直接使用串口下載等，工作電壓為5.5V到3.3V之間通用I/O口有32個(gè)，外部中斷4路，PDIP封裝，工作溫度范圍-40攝氏度到85攝氏度（工業(yè)級(jí)）0攝氏度到75攝氏度（商業(yè)級(jí)）。本次設(shè)計(jì)采用了Keil μ Vision4開發(fā)環(huán)境，主要采用的是紅外循跡原理，黑色賽道會(huì)根據(jù)小車的運(yùn)行情況唄某一探頭所檢測(cè)到，則兩個(gè)探頭分為2種情況對(duì)小車進(jìn)行轉(zhuǎn)向控制，若沒(méi)有被任何一個(gè)探頭檢測(cè)到，則繼續(xù)直行。避障原理與循跡原理十分相似，就是將原來(lái)探測(cè)底部的黑線變成了探測(cè)前方是否有障礙物，然后針對(duì)探測(cè)結(jié)果進(jìn)行判斷。小車的滅火模塊是小車先進(jìn)入初始化階段然后火焰?zhèn)鞲衅鬟M(jìn)行判斷距離是否小于10cm，如果不小于10厘米則判斷哪個(gè)方向會(huì)有火焰，中間有則直行，左邊有將向左轉(zhuǎn)，右邊有則向右轉(zhuǎn)，三個(gè)方向都沒(méi)有則向左轉(zhuǎn)，如果距離小于10厘米也將進(jìn)行判斷，如果左邊有大左轉(zhuǎn)右邊有大右轉(zhuǎn)三個(gè)方向有沒(méi)有大左轉(zhuǎn)，中間有則停車打開風(fēng)扇進(jìn)行滅火，在進(jìn)行判斷中間是否有火焰，無(wú)火焰則滅火成功，有火焰則繼續(xù)滅火直至滅火成功。小車進(jìn)行左轉(zhuǎn)尋找下一個(gè)火源重復(fù)以上過(guò)程，直至任務(wù)結(jié)束。

先調(diào)試5V穩(wěn)壓電源，用電壓表連接GND，VCC之間電壓電壓為4.98～5.01V，在正常范圍，檢查芯片的各個(gè)管腳是否有短接或者漏焊的，以防通電之后芯片被燒壞，系統(tǒng)采用的晶振也需要精確測(cè)量滿足模塊所需即可進(jìn)行下一模塊的測(cè)試。循跡和測(cè)距的調(diào)試選擇外掛發(fā)光二極管，觀察其對(duì)黑線或障礙物的靈敏度。當(dāng)4路紅外傳感器探測(cè)到黑線或障礙物時(shí)，發(fā)光二極管發(fā)亮，由此可通過(guò)多次嘗試對(duì)傳感器的探測(cè)距離進(jìn)行測(cè)試，盡量讓傳感器的探測(cè)距離更遠(yuǎn)。小車的滅火模塊是硬件中比較復(fù)雜的模塊，首先應(yīng)先檢測(cè)火焰?zhèn)鞲衅鞯撵`敏度與探測(cè)距離，調(diào)整好距離及延遲后再對(duì)滅火風(fēng)扇的電機(jī)進(jìn)行測(cè)試，最后在講兩個(gè)小模塊組合起來(lái)測(cè)試滅火模塊是否成功滅火，當(dāng)火焰?zhèn)鞲衅鳈z測(cè)到火焰時(shí)小車停下進(jìn)行滅火動(dòng)作則視為滅火成功。

通過(guò)最后的軟件硬件調(diào)試的模擬調(diào)試，本系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)沿預(yù)設(shè)軌道行駛小車在行駛過(guò)程中，能夠自動(dòng)檢測(cè)預(yù)先設(shè)好的軌道，實(shí)現(xiàn)直道和弧形軌道的前進(jìn)。若有偏離，能夠自動(dòng)糾正，返回到預(yù)設(shè)軌道上來(lái)。當(dāng)小車探測(cè)到前進(jìn)前方的障礙物時(shí)，可以自動(dòng)調(diào)整，躲避障礙物，從無(wú)障礙區(qū)通過(guò)。從實(shí)際運(yùn)行的情況來(lái)看小車在執(zhí)行循跡的時(shí)候一旦車速過(guò)快有可能會(huì)沖出軌道，需要仔細(xì)調(diào)試不斷修改小車前進(jìn)速度。小車在避障的時(shí)候的速度也需要注意，更重要的是需要對(duì)小車避障傳感器的感應(yīng)距離進(jìn)行相應(yīng)調(diào)節(jié)。

史秀男（通訊作者），1987年1月29日生，女，漢，沈陽(yáng)人，沈陽(yáng)工學(xué)院講師，碩士，主要研究通信系統(tǒng)及下一代網(wǎng)絡(luò)。